In vitro exposure to pumpkin extract induces a protective transcriptomic profile in blood brain barrier electron transport chain

C. maxima (var. Delica) is a variety of pumpkin known for its beneficial effects and its high content in carotenoids (violaxanthin, astaxanthin, antheraxanthin, zeaxanthin, lutein, lycopene and β-carotene), which are natural antioxidants bioavailable to humans through food consumption. Numerous biological effects have been attributed to carotenoids due to their antioxidant activity: improved immune response, anti-inflammatory and anti-tumor properties and reduced risk of cardiovascular and chronic degenerative diseases. They are capable of accumulating in the brain after crossing the blood-brain barrier. Therefore, the aim of this study is to analyze changes in mitochondrial gene expression using an in vitro cell model (ECV304) of the blood brain barrier, after exposure to pumpkin extract. Cells were treated during 24 h at 5 different β-carotene concentrations, as reference extract compound: 1.72×10-4 – 1.72×10-3– 1.72×10-2 – 0.172 – 1.72 nM in DMSO 0.5%. The extracted RNA was used to perform qPCR analysis on 15 mitochondrial related genes: MT-ND2, MT-ND3, MT-ND4, MT-ND4L, MT-ND5, MT-CO1, MT-CO3, MT-ATP6, MT-ATP8, MT-RNR2, MRPL12, OSGIN1, SRXN1, TXNIP, UCP2, and S18 as reference gene. Results demonstrate that dietary carotenoids act at transcriptional level, especially on the genes belonging to the electron transport chain, reporting an overall protective pattern. The findings show a dose dependent differential gene expression pattern by carotenoids exposure, even at low concentrations. (AU)

Hepatomioneuropatía secundaria a depleción del ADN mitocondrial / Hepatomioneuropathy secondary to mitochondrial DNA depletion

Introducción. La depleción del ADN mitocondrial (ADNmt) consiste en la presencia de un menor número de copias del genoma mitocondrial, siendo sus expresiones fenotípicas muy heterogéneas. Caso clínico. Niña de 22 meses de edad que presenta hipotonía generalizada detectada a partir de los 7 meses de edad asociada a hepatoesplenomegalia con moderada elevación de la transaminasemia, sin datos de fracaso hepático funcional ni hipoglucemia hipocetótica; progresivamente se observó el desarrollo de debilidad muscular, fracaso respiratorio, hipertensión arterial, acidosis láctica y superposición de signos miopáticos y neuropáticos en los estudios neurofisiológicos periféricos. El estudio genético molecular para la atrofia muscular espinal fue normal. El examen con microscopía óptica de la biopsia muscular fue compatible con atrofia neurogénica, con presencia en el examen ultraestructural de gotas lipídicas, acúmulos mitocondriales subsarcolémicos y de gránulos de glucógeno. Los complejos de la cadena respiratoria mitocondrial (CRM) en homogenado muscular fueron normales. El estudio genético molecular a nivel muscular demostró la presencia de una depleción del ADNmt. Conclusiones. Esta observación probablemente represente una nueva expresión fenotípica de depleción del ADNmt que se puede denominar forma hepatomioneuropática. La normalidad de la CRM en músculo no excluye la depleción del ADNmt

Introduction. Mitochondrial DNA depletion (mtDNA) is an highly heterogeneous condition characterized by a decresed number of mtDNA copies. Case report. The patient is a 22-month-old girl with generalized hypotonia, marked weakness, respiratory failure, arterial hypertension, hyperlactacidemia, hepatosplenomegaly and mild hypertransaminasemia without hepatic failure neither hypoketotic hypoglycemia. Electromyographic findings were consistent with neuromyopathy and muscle biopsy suggested a neurogenic atrophy. Electron microscopy revealed lipid droplets, subsarcolemmal accumulation of mitochondrias and glycogen granules. Respiratory chain enzime activities were normal. Genetic study in muscle showed mtDNA depletion, and the diagnosis of spinal muscular atrophy caused by survival motoneuron gene deletion was excluded. Conclusions. This case might be a novel phenotype of mtDNA depletion which could be named hepatomioneuropatyc form. A normal result of respiratory chain enzimes in muscle doesn't excluded mtDNA depletion

Enfermedad de Alzheimer y evolución cerebral: ¿es la enfermedad de Alzheimer un ejemplo de pleiotropía antagónica? / Alzheimer’s disease and brain evolution: is Alzheimer's disease an example of antagonistic pleiotropy?

Introducción. La enfermedad de Alzheimer (EA) parece ser exclusiva de nuestra especie. Ello sugiere una relación entre la enfermedad y cambios genéticos, funcionales y estructurales ocurridos durante la evolución cerebral humana. Desarrollo. En el córtex cerebral humano parece haberse producido un incremento de expresión de genes relacionados con la neurotransmisión, neuroplasticidad, transporte axonal, metabolismo aerobio y neuroprotección, que constituyen adaptaciones inductoras de una mayor actividad neuronal durante una larga vida. Los niveles elevados de neuroplasticidad aumentan la vulnerabilidad neuronal respecto a factores capaces de provocar las lesiones propias de la EA. Varios genes relacionados con el incremento de actividad neuronal son extremadamente vulnerables a factores que tienen que ver con la edad avanzada, como el estrés oxidativo. La disfunción de dichos genes puede llevar a la desregulación de diversas vías (neuroplasticidad, transporte axonal) y promover el acúmulo de péptidos anormales característico de la EA. La posesión de determinados polimorfismos de genes neuroprotectores o de la cadena transportadora de electrones podría proteger contra la EA. El aumento del consumo de grasas animales podría alterar el balance de ácidos grasos poliinsaturados en la membrana neuronal, y favorecer una mayor susceptibilidad al estrés oxidativo. Conclusiones. La EA podría constituir un ejemplo de pleiotropía antagónica: el incremento de expresión de genes ventajosos a una edad temprana podría resultar dañino a una edad avanzada (AU)

Introduction. Alzheimer's disease (AD) appears to be exclusive to our species. This suggests a relationship between the disease and genetic, functional and structural changes that have taken place throughout the evolution of the human brain. Development. The expression of genes linked to neurotransmission, neuroplasticity, axonal transport, aerobic metabolism and neuroprotection seems to have increased within the human cerebral cortex and such phenomena represent adaptations that induce greater neuronal activity throughout a long lifespan. High levels of neuroplasticity increase neuronal vulnerability to factors capable of triggering the lesions that are typically found in AD. Several genes related to increased neuronal activity are extremely vulnerable to factors related to old age, such as oxidative stress. Some kind of dysfunction in such genes can disrupt proper regulation of a number of pathways (neuroplasticity, axonal transport) and promote the abnormal accumulation of peptides that is characteristic of AD. Possessing certain polymorphisms of neuroprotective genes or of the electron transport chain could afford protection against AD. Increased intake of animal fats could alter the balance of polyunsaturated fatty acids in the neuronal membrane and favour a higher susceptibility to oxidative stress. Conclusions. AD could constitute an example of antagonistic pleiotropy: the increased expression of advantageous genes at an early age could turn out to be harmful at an advanced age (AU)

Papel de la mitocondria en la artrosis / The role of mitochondria in osteoarthritis

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Paciente con lesión bilateral del estriado y distonía lentamente progresiva secundarias a la mutación T14487C en el gen ND6 del complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial / A patient with bilateral lesión in the striatum and slowly progressive dystonia secondary to T14487C mutation in the ND6 gene of complex I

Introducción. El síndrome de lesión bilateral del estriado (SLBE) constituye la forma de presentación de un elevado número de enfermedades. Las manifestaciones clínicas, la evolución y el pronóstico de las mismas es muy variable. En función de su curso evolutivo, éstas pueden dividirse en dos grandes grupos: unas, de presentación aguda, que suelen responder a causas tóxicas, infecciosas o parainfecciosas, y otras, subagudas o crónicas, cuya causa fundamental son los errores congénitos del metabolismo. Caso clí- nico. Varón de 18 años que, a los 4 años de edad, debutó con un SLBE. Se sospechó un defecto de la cadena respiratoria mitocondrial sobre la base de la distonía y la alteración de las funciones cognitivas lentamente progresiva, la evolución de las imágenes en la resonancia magnética cerebral y el hallazgo de fibras trabeculadas, así como una disminución del 50% en la actividad del complejo I en el músculo estriado. Sin embargo, las determinaciones bioquímicas en la sangre, la orina y el líquido cefalorraquídeo, encaminadas a detectar trastornos en la función mitocondrial, fueron repetidamente normales. Los estudios moleculares identificaron una nueva mutación patogenética (T14487C) del gen mitocondrial ND6 del complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial. Conclusiones. Deben descartarse trastornos del metabolismo mitocondrial cuando se valoren pacientes afectados de un SLBE de curso clínico cronicorrecurrente, incluso en ausencia de otros marcadores que así lo sugieran (AU)

Introduction. A large number of diseases present as bilateral striatal lesion syndrome (BSLS). Clinical manifestations, course and prognosis of these diseases are extremely variable. On the basis of their evolutive course, they can be separated into two major groups: acute, which include toxic, infectious or parainfectious causes, and subacute or chronic, in which inborn errors of metabolism, especially mitochondrial disorders, are the main causes. Case report. We report a detailed clinical follow-up of a 18 years old Caucasian male who, at the age of four, presented with BSLS. A respiratory chain defect was suspected on the basis of slowly progressive dystonia and cognitive impairment, changes in serial MRI studies, and the finding of ‘trabecular fibers’ as well as a 50% decrease of the complex I activity in striatedskeletal muscle specimen. Blood, urine and CSF markers classically associated with respiratory chain diseases were normal. Molecular studies identified a new pathogenetic mutation (T14487C) in the mitochondrial ND6 gene of the respiratory chain complex I. Conclusion. Mitochondrial metabolism disorders should be ruled out in patients presenting with a subacute or chronic form of BSLS even in the absence of other-common mitochondrial disease markers (AU)

Las enfermedades mitocondriales: una clasificación para el siglo XXI / Mitochondrial disorders: a classification for the 21 st century

Las enfermedades mitocondriales se empezaron a describir en la década de 1960, cuando se observaron acúmulos musculares de mitocondrias en pacientes con intolerancia al ejercicio. En la mitocondria se encuentra la cadena de transporte electrónico que forma el sistema de la fosforilación oxidativa (sistema OXPHOS) que es el encargado de conseguir la energía, en forma de ATP. La cadena de transporte electrónico está codificada por dos genomas: el nuclear y el mitocondrial, con características genéticas muy diferenciadas. Los rasgos que diferencian la genética mitocondrial de la nuclear son la heteroplasmia el efecto umbral, la segregación mitótica y la herencia materna. Las enfermedades mitocondriales se originan por alteraciones en los genes que codifican las reacciones metabólicas que tienen lugar en la mitocondria. Estos genes pueden codificar ARN de transferencia, proteínas estructurales de la cadena de transporte electrónico, o proteínas asociadas con la mitocondria (transportadores o proteínas ensambladoras). Los cambios que se pueden dar en estos genes pueden ser mutaciones puntuales, deleciones o duplicaciones en cuanto al genoma mitocondrial, y alteraciones en la señalización genómica entre el nuclear y el mitocondrial (AU)

Culture collections and biochemistry / Colecciones de cultivos y bioquímica

This review describes the relationships and links between culture collections, which act as sources of genomes, transcriptomes, proteome, and metabolomes, and fields of research biochemistry that demand their support and help. In addition, the invaluable but not always rewarded efforts of these organizations as a source and conservator of organism diversity is discussed. Biological waste-water treatment, ethanol as a non-finite source of energy, Rhodococcus fascians as the source of a citrus-juice debittering agent, the sporulation of filamentous fungi in liquid medium, and biotransformation with growing and resting cells are processes developed by the authors that demonstrate some of the applications of organisms from culture collections in the general field of biotechnology and related areas, including industrial biochemistry and biocatalytic synthesis (AU)

Esta revisión describe las relaciones existentes entre las colecciones de cultivos y las diferentes áreas de investigación en bioquímica que precisan de la ayuda de estos centros de recursos biológicos, que actúan como fuentes de genomas, transcriptomas, proteomas y metabolomas. Se describen los esfuerzos impagables y no siempre reconocidos de estas organizaciones como fuentes de diversidad microbiana y de conservación de dicha diversidad. Se comentan algunos ejemplos de procesos desarrollados por los autores que muestran algunos posibles usos de los organismos almacenados en las colecciones de cultivos en biotecnología y áreas relacionadas, como la bioquímica industrial y la síntesis biocatalítica. Estos ejemplos incluyen el tratamiento biológico de las aguas residuales, la producción de etanol como fuente de energía no finita, la utilización de Rhodococcus fascians para contrarrestar la acidez del zumo de cítricos, la esporulación de hongos filamentosos en medio líquido o la biotransformación mediante células en crecimiento o en estado latente (AU)

¿Existe relación entre la enfermedad de Alzheimery defectos en el ADN mitocondrial? / Is there a relation between alzheimer's disease and defects of mitochondrial DNA?

Introducción. Varios estudios han relacionado la enfermedad de Alzheimer (EA) con defectos mitocondriales. Tales defectos incluyen anomalías de tipo estructural, bioquímico y genético. Entre las de tipo genético destacan los reordenamientos y las mutaciones puntuales descritas en el DNA mitocondrial (ADNmt). Objetivo. Estudiar la incidencia de reordenamientos y cuatro mutaciones puntuales en el ADNmt de pacientes con EA y determinar las posibles diferencias respecto a individuos control. Pacientes y métodos. Necropsias de cerebelo, córtex frontal e hipocampo de pacientes con EA y controles. También se dispuso de sangre de enfermos vivos diagnosticados de EA y de controles. Las muestras se analizaron mediante Southern blot, hibridando con una sonda mitocondrial. También se analizaron las mutaciones puntuales G3196A, A3397G, A4336G y G5460A/T. Resultados. No se observaron diferencias entre pacientes y controles, ni en tejidos cerebrales ni en sangre en los análisis realizados mediante southern. No se halló asociación entre las mutaciones puntuales analizadas y la EA en nuestras muestras. Conclusiones. Los resultados obtenidos no apoyan la hipótesis de una implicación mitocondrial en la EA, en cuanto a reordenamientos y las cuatro mutaciones puntuales analizados en el ADNmt en nuestras muestras, lo cual no descarta la posible existencia de otras mutaciones puntuales no analizadas y/u otros defectos mitocondriales que contribuyan al desarrollo de la EA (AU)

Lipomatosis simétrica múltiple con polineuropatía de presentación familiar / Multiple symmetrical lipomatosis with familial polyneuropathy

Introducción. La lipomatosis simétrica múltiple (LSM) se caracteriza por el desarrollo de lipomas simétricos y se asocia con frecuencia a una polineuropatía (PNP) axonal. Su forma de presentación es preferentemente esporádica. Los casos familiares se han descrito escasamente, con un modo de herencia variable. Su patogenia es desconocida. Se ha relacionado con una citopatía mitocondrial y con alteraciones del metabolismo lipídico. Objetivos. Establecer una correlación clinicopatológica en nuestros casos de presentación familiar. Pacientes y métodos. Presentamos siete pacientes, correspondientes a tres familias, no consumidores de alcohol, afectados de LSM. Se les realiza una evaluación clínica que incluye lipidograma, estudio neurofisiológico de nervio y músculo, biopsia de nervio sural, en dos de ellos, y biopsia muscular, en un miembro de cada familia, para valoración morfológica, bioquímica de cadena respiratoria y estudio de genética molecular. Resultados. La LSM se asocia con una PNP axonal e hiperlipidemia en los siete miembros de las tres familias, con patrón aparente de herencia autosómica recesiva. No se han encontrado datos concluyentes de citopatía mitocondrial, en forma de alteraciones significativas morfológicas, bioquímicas de la cadena respiratoria mitocondrial, ni del ADN mitocondrial. Conclusión. Aunque la citopatía mitocondrial se describe como parte de los síndromes que cursan con LSM, pueden existir otros aspectos no definidos, como el trastorno del metabolismo de los lípidos, que contribuyan a su patogenia (AU)

Prevalencia de cefalea en una población de enfermos celíacos / The prevalence of headache in a population of patients with coeliac disease

Introducción. La cefalea es el síntoma clínico más frecuente durante la infancia y adolescencia desde un punto de vista neurológico. En la fisiopatología de la migraña y cefalea tensional intervienen factores de personalidad y bioquímicos como la serotonina, comunes a la enfermedad celíaca. Objetivo. Establecer la prevalencia de cefalea en niños y adolescentes con enfermedad celíaca y de la posible relación entre ambas entidades. Pacientes y métodos. Se seleccionaron de forma aleatoria 86 pacientes afectos de enfermedad celíaca. Todos ellos seguían dieta libre de gluten y estaban asintomáticos desde el punto de vista gastroenterológico. Se efectuó entrevista directa y completa exploración física y neurológica. El diagnóstico de cefalea se basó en los criterios de la International Headache Society de 1988. Resultados. La edad media fue de 12,71 ñ 4,5 años (intervalo 5-24). De los 86 casos, 34 (39,5 por ciento) pacientes presentaban cefalea. En 18 casos (20,9 por ciento) la cefalea era de tipo tensional y en 16 (18,6 por ciento) era de tipo migrañoso, 10 casos sin aura y 6 con aura. No encontramos diferencias significativas en cuanto al sexo. Conclusiones. Se observa un aumento en la prevalencia de cefaleas en los pacientes celíacos estudiados, tanto del tipo migrañoso como del tipo de cefalea tensional comparativamente con los datos descritos en la literatura. En el primer caso, también se evidencia una disminución en la frecuencia de antecedentes de migraña en familiares de primer grado. Estos datos probablemente estarían en relación con las características en la personalidad del paciente o en su entorno familiar o social, en el caso de cefaleas tensionales, y en el caso de la migraña podría ser motivado por factores bioquímicos tales como el descenso de serotonina plasmática, presente tanto en la enfermedad celíaca como en la migraña (AU)

Estimación de la prevalencia de la enfermedad de Parkinsonen Asturias (España). Estudio farmacoepidemiológicodel consumo de antiparkinsonianos / Estimation of the prevalence of parkinson's disease in Asturias (Spain). A pharmacoepidemiological study of the consumption of antiparkinson drugs

Introducción. Los estudios sobre la prevalencia de la enfermedad de Parkinson (EP) son escasos y realizados con diferentes metodologías. Por ello no es posible conocer su impacto en la salud pública de Asturias (España). Objetivo. Estimar la prevalencia de la EP en Asturias, a partir del consumo de fármacos antiparkinsonianos (Grupo terapéutico NO4A), en el período comprendido entre el 1 de enero de 1997 al 31 de diciembre de 1998. Material y métodos. Se calculó la dosis diaria definida por 100.000 habitantes para cada fármaco antiparkinsoniano prescrito en el período de estudio. Los registros de prescripción fueron facilitados por la Subdirección de Farmacia del Ministerio de Sanidad y Consumo con una cobertura del 100 por ciento de la población. Resultados. La determinación de la DDD por 100.000 habitantes para la prescripción de levodopa fue de 199,13 (IC95 por ciento: 172,4-228,6) casos por 100.000 habitantes, lo que supone 2.115 enfermos de Parkinson en Asturias (entre 1.827 y 2.423). Para el grupo de edad de menores de 65 años la prevalencia estimada es de 63,97 casos por 100.000 habitantes (IC95 por ciento: 49,4-81,7), y para el grupo de 65 y más años es de 668,19 casos por 100.000 habitantes (IC95 por ciento: 686,9794). Conclusiones. La prevalencia estimada de la EP en Asturias (España) puede calificarse de media-alta en relación con los países de nuestro entorno; sin embargo, los casos de EP en personas de 65 o mas años, serían más bajos que en su entorno. Las diferencias metodológicas existentes entre las diferentes investigaciones realizadas no permiten obtener conclusiones definitivas (AU)

Encefalomiopatías mitocondriales / Mitochondrial encephalomyopathies

Objetivo. Realizar una revisión actualizada sobre los aspectos genéticos, bioquímicos, clínicos, diagnósticos y terapéuticos básicos de las citopatías mitocondriales debidas a deficiencia de los complejos de la cadena respiratoria mitocondrial y con expresividad clínica durante la infancia y/o adolescencia. Desarrollo. A efectos de exposición, se sistematizan los aspectos clínicos en dos amplios grupos o apartados: citopatías mitocondriales debidas a alteraciones del ADN mitocondrial (ADNmt) y citopatías mitocondriales secundarias a alteraciones del ADN nuclear (ADNn), aportando algunas reflexiones sobre la importancia de estos procesos en este margen de edad (AU)

Estudios moleculares en pacientes cubanos con oftalmoplejía externa progresiva / Molecular studies in cuban patients with progressive external ophthalmoplegia

Introducción. Las mitocondrias, organelas subcelulares que poseen su propio ADN (ADNmt), producen la mayor parte de la energía, en forma de ATP, necesaria para la vida. Ese ADNmt puede presentar diversos defectos moleculares que se han asociado a una gran variabilidad de síndromes clínicos. Las deleciones en el ADNmt es una de las mutaciones comunes en pacientes con miopatías mitocondriales, los cuales, en su gran mayoría, presentan como síntoma común la oftalmoplejía externa progresiva. En este trabajo estudiamos ocho familias cubanas, en las cuales se sospechó una enfermedad mitocondrial. Objetivos. Caracterizar desde el punto de vista molecular a estos pacientes, lo que permite conocer de manera preliminar el comportamiento de las deleciones en pacientes cubanos. Pacientes y métodos. Se estudiaron nueve pacientes correspondientes a ocho familias cubanas, en las cuales se sospechaba una encefalomiopatía mitocondrial. Se analizó la presencia de fibras rojas rasgadas, la actividad enzimática de la cadena respiratoria mitocondrial y la detección de mutaciones en el ADNmt. Se utilizó la técnica de polimorfismo en longitud de los fragmentos de restricción para la detección de deleciones. Resultados. Estudios histoquímicos mostraron la presencia de fibras rojo rasgadas COX negativas en siete de los pacientes analizados. La actividad enzimática de la cadena respiratoria mitocondrial fue normal en todos los pacientes. Detectamos cuatro pacientes con deleciones únicas del ADNmt y uno con deleciones múltiples. Ninguno de los pacientes presentó la mutación puntual A3243G. Conclusiones. Con los métodos utilizados se logró definir la presencia de una enfermedad mitocondrial en siete de las ocho familias estudiadas, de las cuales en cinco se detectó deleción en el ADNmt como causa de la enfermedad. La enfermedad estuvo siempre asociada a oftalmoplejía externa progresiva y fibras rojo rasgadas COX negativas (AU)